(57)【要約】【課題】  複数視野を一台のカメラで撮影する場合に、各視野のピントに与える影響を抑えつつ、所望の視野の画角を拡大させることが可能な光学系を提供する。【解決手段】  下視野用光学系１４は、第二の面１４ｂおよび第三の面１４ｃを備えている。第二の面１４ｂは、凸面形状を呈しており、その屈折力φ14bは負の値を有している。第三の面１４ｃは、凹面形状を呈しており、その屈折力φ14cは正の値を有している。また、これらの屈折力φ14b，φ14cは、  ｜φ14b｜＞｜φ14c｜  といった関係を満たしている。そして、下視野用光学系１４は、系全体として−２〜０ディオプターの屈折力を有し、撮像レンズの下領域における画角を拡大するように機能する。【選択図】      図５
2007025158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの撮像レンズ上の複数の領域のそれぞれに、異なる視野からの光を導く周辺撮影光学系であって、
対応する視野からの光を前記撮像レンズ上の対応する領域に導く光学系を前記視野ごとに備え、
少なくとも一つの前記光学系が、−２〜０ディオプターの屈折力を有するとともに、前記撮像レンズ上の対応する領域における画角を拡大するように機能することを特徴とする周辺撮影光学系。
【請求項２】
各前記光学系は、対応する視野からの光を偶数回反射させて正立正像として前記撮像レンズ上の対応する領域に導くことを特徴とする請求項１に記載の周辺撮影光学系。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の周辺撮影光学系と、
前記周辺撮影光学系によって導かれた異なる視野からの光が入射する一台のカメラと、
を備えていることを特徴とする周辺撮影装置。
【請求項４】
前記複数の領域は、前記撮像レンズ全体をカバーしていることを特徴とする請求項３に記載の周辺撮影装置。
【請求項５】
前記複数の領域および他の領域が前記撮像レンズ全体をカバーしており、
前記他の領域には、直接光が入射することを特徴とする請求項３に記載の周辺撮影装置。
【請求項６】
カメラの撮像レンズ上の一部領域に一視野からの光を導く光学系であって、
前記光が入射する第一の光学系と、前記第一の光学系によって導かれた光を前記一部領域に導く第二の光学系と、から構成され、
前記第一の光学系および前記第二の光学系の合成光学系として−２〜０ディオプターの屈折力を有するとともに、
前記第一の光学系の屈折力φAが負の値、前記第二の光学系の屈折力φBが正の値を有し、これらが
｜φA｜＞｜φB｜
を満たしていることを特徴とする光学系。
【請求項７】
前記一視野からの光を偶数回反射させて正立正像として前記撮像レンズ上の前記一部領域に導くことを特徴とする請求項６に記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周辺撮影光学系、周辺撮影装置および光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の死角を撮影するための装置として、車両の左右および前下方の死角を撮影するための周辺撮影装置が開発されている。
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、左右視野をプリズムを介して撮影するとともに、前下方視野（以下、「下視野」と記載する。）を直接撮影する装置である。
この装置は、下視野として車両前下方の路面を撮影するものであるが、その画角はカメラの撮像レンズの性能に依存しているため、狭い範囲しか撮影できない。
下視野の撮影画角を大きくするために、カメラの撮像レンズとして画角の大きいものを採用することも考えられるが、この場合には左右視野のプリズムにおいて全反射による視野欠損が生じてしまうおそれがあり、撮像レンズの水平画角は６０〜８０度程度に限定されてしまう。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決するため、下視野を凹レンズを介して撮影する周辺撮影装置が開発されている。
特許文献２および特許文献３に記載の装置は、左右視野をプリズムを介して撮影するとともに、下視野を凹レンズを介して撮影する装置である。
【特許文献１】特開２０００−８９３０１号公報（段落００１６〜００１９、図１〜図３）
【特許文献２】特開２００４−１０４４７６号公報（段落００２０〜００５６、図１〜図５）
【特許文献３】特開２００４−３２５４９８号公報（段落００４７〜００６２、図１６、図１７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２および特許文献３に記載の装置は、凹レンズを下視野に挿入したことにより、下視野の画角を拡大することができるが、下視野のピントずれが顕著であり、好適な画像が得られないといった問題点を有している。
【０００６】
本発明は、前記した問題を解決すべく創案されたものであり、複数視野を一台のカメラで撮影する場合に、各視野のピントに与える影響を抑えつつ、所望の視野の画角を拡大して撮影することが可能な周辺撮影光学系、周辺撮影装置および光学系を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、カメラの撮像レンズ上の複数の領域のそれぞれに、異なる視野からの光を導く周辺撮影光学系であって、対応する視野からの光を前記撮像レンズ上の対応する領域に導く光学系を前記視野ごとに備え、少なくとも一つの前記光学系が、−２〜０ディオプターの屈折力を有するとともに、前記撮像レンズ上の対応する領域における画角を拡大するように機能することを特徴とする。
【０００８】
かかる周辺撮影光学系における「少なくとも一つの前記光学系」は、近傍の撮像対象を撮像するための視野に好適であり、カメラの撮像レンズのピントに与える影響を抑えつつ、カメラの撮像レンズの各領域の画角を所望の画角に拡大するように機能する。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の周辺撮影光学系であって、各前記光学系は、対応する視野からの光を偶数回反射させて正立正像として前記撮像レンズ上の対応する領域に導くことを特徴とする。
【００１０】
かかる周辺撮影光学系は、対応する視野からの光を反射させるので、反射面の設定により所望の方向の視野からの光を撮像レンズに導くことができる。また、対応する視野からの光を偶数回反射させて正立正像として撮像レンズに導くので、画像反転などの処理が不要である。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明である周辺撮影装置は、請求項１または請求項２に記載の周辺撮影光学系と、前記周辺撮影光学系によって導かれた異なる視野からの光が入射する一台のカメラと、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の周辺撮影装置であって、前記複数の領域は、前記撮像レンズ全体をカバーしていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の周辺撮影装置であって、前記複数の領域および他の領域が前記撮像レンズ全体をカバーしており、前記他の領域には、直接光が入射することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、カメラの撮像レンズ上の一部領域に一視野からの光を導く光学系であって、前記光が入射する第一の光学系と、前記第一の光学系によって導かれた光を前記一部領域に導く第二の光学系と、から構成され、前記第一の光学系および前記第二の光学系の合成光学系として−２〜０ディオプターの屈折力を有するとともに、前記第一の光学系の屈折力φAが負の値、前記第二の光学系の屈折力φBが正の値を有し、これらが  ｜φA｜＞｜φB｜  を満たしていることを特徴とする。
【００１５】
かかる光学系は、簡易な構成で、カメラの撮像レンズのピントに与える影響を抑えつつ撮像レンズの画角を拡大するように機能する。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光学系であって、前記一視野からの光を偶数回反射させて正立正像として前記撮像レンズ上の前記一部領域に導くことを特徴とする。
【００１７】
かかる光学系は、対応する視野からの光を反射させるので、反射面の設定により所望の方向の視野からの光を撮像レンズに導くことができる。また、対応する視野からの光を偶数回反射させて正立正像として撮像レンズに導くので、画像反転などの処理が不要である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数視野を一台のカメラで撮影する場合に、各視野のピントに与える影響を抑えつつ、所望の視野の画角を拡大して撮影することが可能な周辺撮影光学系、周辺撮影装置および光学系を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、本発明の周辺撮影光学系を車両前面に設置し、左視野、右視野および下視野を一台のカメラで撮影し、車室内に設置した表示手段に各視野画像を表示する周辺監視システムに適用した場合を例にとり、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、位置、方向等の表現は、かかる周辺監視システムを設置した車両に搭乗した運転者を基準としている。
【００２０】
（第一の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態に係る周辺監視システムについて説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る周辺撮影光学系を用いた周辺監視システムを示す概略斜視図である。図１に示すように、周辺監視システム１は、周辺撮影光学系１１およびカメラ２１を備えた周辺撮影装置２と、カメラ２１に接続され、車室内の運転者が視認可能な位置に設置された表示手段３と、を備えている。カメラ２１は、周辺撮影光学系１１を介して複数の視野を撮影する。そして、ディスプレイ等からなる表示手段３は、カメラ２１が撮影した画像を表示する。
【００２１】
（周辺撮影光学系１１）
周辺撮影光学系１１は、左視野用光学系１２と、右視野用光学系１３と、下視野用光学系１４と、を備えている。ここでいう左視野とは、車両の左方の視野であり、右視野は、車両の右方の視野である。また、下視野は、車両の前下方の視野であり、車両のフロントグリルによって運転者の死角となる領域である。そして、カメラ２１の撮像レンズ２２は、左上領域２２ａ、右上領域２２ｂおよび下領域２２ｃに三分割されており（図９参照）、左視野用光学系１２は、左視野からの光が左視野用光学系１２を通過し、カメラ２１の撮像レンズ２２の左上領域２２ａに入射するように配置されている。なお、図９は、撮像レンズ２２の正面図であるため、紙面における左右と、車両の運転者を基準とした左右が反転している。また、右視野用光学系１３は、右視野からの光が右視野用光学系１３を通過し、撮像レンズ２２の右上領域２２ｂに入射するように配置されている。また、下視野用光学系１４は、下視野からの光が下視野用光学系１４を通過し、撮像レンズ２２の下領域２２ｃに入射するように配置されている。
【００２２】
ここでいう「左上領域２２ａ」、「右上領域２２ｂ」、「下領域２２ｃ」とは、図９に示すように、カメラ２１の撮像レンズ２２を、第一の境界Ｌ２１によって上側が大きくなる（分割比率５０％を超える）ように上下二分割し、この上側部分を、第二の境界Ｌ２２によって左右均等に二分割することによって最終的に三分割された、左上側、右上側、下側部分のことである。これら左上領域２２ａ、右上領域２２ｂおよび下領域２２ｃが、撮像レンズ２２全体をカバーしている。
【００２３】
続いて、第一の実施形態に係る周辺撮影光学系１１の詳細について、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３、下視野用光学系１４の順に説明する。
【００２４】
（左視野用光学系１２および右視野用光学系１３）
まず、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３の構成について説明する。左視野用光学系１２および右視野用光学系１３は、カメラ２１の撮像レンズ２２の、撮影画角内における垂直画角比率５０％を超える領域（左上領域２２ａおよび右上領域２２ｂ）に光を導くものである。なお、左視野用光学系１２と右視野用光学系１３とは、カメラ２１の撮像レンズ２２の光軸を含む鉛直面に対して対称の関係にあるので、以下では、左視野用光学系１２を中心に説明する。
【００２５】
図２は、図１の周辺撮影装置を正面から見た図である。図３は、図１の周辺撮影装置を上から見た図である。図３に示すように、左（右）視野用光学系１２（１３）は、左（右）側に設けられた入射面である第一の面１２ａ（１３ａ）と、後側に設けられた全反射面かつ出射面である第二の面１２ｂ（１３ｂ）と、前側に設けられた反射面である第三の面１２ｃ（１３ｃ）と、を備えている。第一の面１２ａ（１３ａ）、第二の面１２ｂ（１３ｂ）および第三の面１２ｃ（１３ｃ）は、それぞれ平面形状を呈している。左（右）視野用光学系１２（１３）の本体部はプリズムであり、第三の面１２ｃ（１３ｃ）は反射部材Ｒを備えている。また、面１２ｄは、第二の境界Ｌ２２（図９参照）および撮像レンズ２２の光軸を含む鉛直面上に位置する面であり、右視野用光学系１３の面１３ｄと接合されている。左（右）視野用光学系１２（１３）は、カメラ２１の撮像レンズ２２の中央水平線Ｌ２３および光軸を含む中央水平面Ｓａ（図２，６参照）よりも下側までのびる形状を有しており、その下面１２ｅ（１３ｅ）は、図２に示すように、正面視で視野側に向かうにつれて下側へ傾斜し、また図６に示すように、側面視でカメラ２１側に向かうにつれて上側へ傾斜している。
【００２６】
続いて、左視野から入射した光が、左視野用光学系１２によって撮像レンズ２２に導かれる様子について説明する。図４は、図３の部分拡大図であり、（ａ）はａ部拡大図、（ｂ）はｂ部拡大図、（ｃ）はｃ部拡大図、（ｄ）はｄ部拡大図である。なお、左視野用光学系１２部分には斜線を入れ、周囲の空気部分と区別した。
【００２７】
左視野からの光は、左視野用光学系１２の第一の面１２ａに、入射角θ1で入射する。そして屈折角θ2（θ2≦θ1）で左視野用光学系１２内に進入する（図４（ａ）参照）。なお、当然のことであるので図示していないが、第一の面１２ａに入射した光の一部は、反射角θ1で反射する。進入した光は、第二の面１２ｂで、反射角θ3で全反射する（図４（ｂ）参照）。すなわち、左視野用光学系１２は、反射角θ3が臨界角θC（不図示）以上の大きさとなるように設計されている。
【００２８】
ここで、全反射について簡単に説明する。左視野用光学系１２（屈折率ｎ：ｎ＞１）側から入射角α1で第二の面１２ｂに入射した光が、屈折角α2で空気側（屈折率は略１）に出射するとき、式（１）の関係が近似的に成立する。
ｎ・ｓｉｎα1  ＝  ｓｉｎα2        …（１）
ここで、屈折角α2が９０度となる場合には、式（２）が成立する。
ｓｉｎα1  ＝  １／ｎ            …（２）
つまり、入射角α1が式（２）で得られた角度以上の大きさとなる場合には、光は空気側に出射しなくなる。このことを全反射といい、式（２）を満たすα1を臨界角と呼び、一般にθCと表される。
【００２９】
全反射した光は、第三の面１２ｃで、反射角θ4で反射する（図４（ｃ）参照）。ここで、第三の面１２ｃは反射部材Ｒを備えているので、反射角θ4の大きさに関わらず全ての光が反射する。反射した光は、第二の面１２ｂに、入射角θ5で入射し、屈折角θ6（θ6≧θ5）で左視野プリズム部１２外に出射する（図４（ｄ）参照）。すなわち、左視野用光学系１２は、反射角θ5が臨界角θCよりも小さくなるように設計されている。出射した光は、撮像レンズ２２に入射する。なお、当然のことであるので図示していないが、第二の面１２ｂに入射した光の一部は、反射角θ5で反射する。以下の図面においても、撮影に関与しない屈折光、反射光の記載を省略する。
【００３０】
同様に、右視野からの光は、右視野用光学系１３を通過して、撮像レンズ２２に入射する。ここで、撮像レンズ２２に入射する左右視野からの光は、それぞれ二回反射しているので正立正像となっている。また、左視野からの光が出射する第二の面１２ｂと、右視野からの光が出射する第二の面１３ｂとの位置関係は、各視野相互の位置関係を保っている。つまり左視野からの光は撮像レンズ２２の左上領域２２ａに入射し、右視野からの光は撮像レンズ２２の右上領域２２ｂに入射している（図９参照）。よって、カメラ２１、表示手段３等で特別に反転処理等を施す必要がない。そして撮像レンズ２２に入射した各視野からの光は、撮像素子２３（図１１参照）を介し、表示手段３に各視野の画像として表示される。
【００３１】
このように、第二の面１２ｂ，１３ｂは、全反射および透過といった二つの作用を行うので、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３の小型化、特に前後方向の小型化が可能である。また、それに伴い軽量化、低コスト化が可能である。
【００３２】
これら左視野用光学系１２および右視野用光学系１３は、０ディオプターの屈折力を有し、撮像レンズ２２の対応する左上領域２２ａおよび右上領域２２ｂの画角を維持する（拡大または縮小を行わない）光学系である。したがって、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３は、車両４（図８参照）の近傍から遠方にかけての撮像対象を撮像する必要のある左視野および右視野に好適な光学系である。
【００３３】
左視野用光学系１２および右視野用光学系１３は、一体成形されたプリズムであってもよいし、別体である各光学系１２，１３用のプリズムを接着等によって互いに固定したものであってもよい。また、プリズムの素材としては、ガラス、樹脂、透明結晶等を使用できる。
【００３４】
（下視野用光学系１４）
続いて、下視野用光学系１４について説明する。図５は、下視野用光学系の斜視図であり、（ａ）は前から見た斜視図、（ｂ）は後から見た斜視図である。図６は、図１の周辺撮影装置を横から見た図である。図５および図６に示すように、下視野用光学系１４は、前側に設けられた入射面である第一の面１４ａと、下側に設けられた反射面である第二の面１４ｂと、上側に設けられた反射面である第三の面１４ｃと、後側に設けられた出射面である第四の面１４ｄと、を備えている。下視野用光学系１４の本体部はプリズムであり、反射面である第二の面１４ｂおよび第三の面１４ｃは反射部材Ｒを備えている。
なお、第一の面１４ａおよび第四の面１４ｄは、それぞれ平面形状を呈している。また第二の面１４ｂは、物体側（プリズム側）から見て凸面形状（外側から見て凹面形状）を呈している。また、第三の面１４ｃは、物体側（プリズム側）から見て凹面形状（外側から見て凸面形状）を呈している。
なお、第二の面１４ｂおよび第三の面１４ｃを、全ての入射光線に対して全反射となるような角度に設定してもよく、この場合には反射部材Ｒを省略することができる。また、出射面である第四の面１４ｄの上縁端（左視野用光学系１２および右視野用光学系１３側）となる稜線１４ｄ1は、第一の境界Ｌ２１（図９参照）を決定する部分であり、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３の出射面である第二の面１２ｂ，１３ｂと撮像レンズ２２との間に位置している。
【００３５】
図６に示すように、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３を介して撮像レンズ２２の左上領域２２ａおよび右上領域２２ｂで撮像される視野領域Ｗ１は、撮影画角内における垂直画角比率５０％を超えている。言い換えると、上側の視野領域Ｗ１は、中央水平線Ｓａよりも下側までのび、垂直画角領域Ｗの５０％を超える領域を占めている。ここで、視野領域Ｗ３は、第二の光学系１１Ｂを介して撮像される下側の領域であり、垂直画角領域Ｗから視野領域Ｗ１を除いた領域Ｗ２よりも大きい。
【００３６】
続いて、下視野から入射した光が、下視野用光学系１４によって撮像レンズ２２に導かれる様子について説明する。図７は、図６の部分拡大図であり、（ａ）はａ部拡大図、（ｂ）はｂ部拡大図、（ｃ）はｃ部拡大図、（ｄ）はｄ部拡大図である。なお、下視野用光学系１４部分には斜線を入れ、周囲の空気部分と区別した。
【００３７】
下視野からの光は、下視野用光学系１４の第一の面１４ａに、入射角θ11で入射する。そして、屈折角θ12（θ12≦θ11）で下視野用光学系１４内に進入する（図７（ａ）参照）。進入した光は、第二の面１４ｂで、反射角θ13で反射する（図７（ｂ）参照）。反射した光は、第三の面１４ｃで、反射角θ14で反射する（図７（ｃ）参照）。反射した光は、第四の面１４ｄに、入射角θ15で入射し、屈折角θ16（θ16≧θ15）で下視野用光学系１４外に出射する（図７（ｄ）参照）。出射した光は、カメラ２１の撮像レンズ２２の下領域２２ｃに入射し、下視野画像３ｃを得る（図９，１０参照）。
【００３８】
なお、第二の面１４ｂ、第三の面１４ｃの少なくとも一方での反射が、全反射（θ13≧θC、θ14≧θC）となるように、第二の面１４ｂ、第三の面１４ｃの角度を設定してもよい。この場合には、反射部材Ｒを設置しない場合であっても、反射光量のロスを小さくすることができる。
【００３９】
ここで、第二の面１４ｂは、凸面形状を呈しており、その屈折力φ14bは負の値を有している。したがって、第二の面１４ｂは、凸面鏡として機能し、第二の面１４ｂにおける反射は、光を広げる。また、第三の面１４ｃは、凹面形状を呈しており、その屈折力φ14cは正の値を有している。したがって、第三の面１４ｃは、凹面鏡として機能し、第三の面１４ｃにおける反射は、光を集める。
すなわち、第一の面１４ａおよび第二の面１４ｂが、特許請求の範囲における「第一の光学系」を構成しており、第三の面１４ｃおよび第四の面１４ｄが、特許請求の範囲における「第二の光学系」を構成している。
第一の光学系全体の屈折力φ1（＝φ14b，特許請求の範囲におけるφAに相当）および第二の光学系全体の屈折力φ2（＝φ14c，特許請求の範囲におけるφBに相当）、以下の関係を満たしている。
φ1＜０
φ2＞０
｜φ1｜＞｜φ2｜
そして、下視野用光学系１４は、系全体、すなわち第一の光学系および第二の光学系の合成光学系として−２〜０ディオプターの屈折力を有し、撮像レンズ２２の下視野領域２２ｃにおける画角（水平、垂直）を拡大するように機能する。かかる下視野用光学系１４は、第二の面１４ｂおよび第三の面１４ｃのそれぞれの曲率半径を好適に設定したり、曲面形状を好適に設定したりすることによって得られる。
【００４０】
かかる下視野用光学系１４は、独立した反射面を二つ（１４ｂ，１４ｃ）備えているので、従来のカメラ装置１０１（図１５参照）のように、撮像レンズ１２２の光軸を下向きに設置しなくても、好適な角度に設定された下視野を撮影することが可能となる。そのため、撮像レンズ２２の角度が下向きとなることにより左右視野の撮像角度が上向きとなることを防ぐことができる。また、反射面１４ｂ，１４ｃの角度を調節することで、下視野の仰角β（視野領域Ｗ３の方向）を所望の角度（方向）に設定できる。
【００４１】
また、下視野用光学系１４の第四の面１４ｄの稜線１４ｄ1が、第一の境界Ｌ２１を決定するように、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３とカメラ２１との間に配置されている。したがって、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３の第一の境界Ｌ２１側に臨む下面１２ｅ，１３ｅの形状によらずに、第一の境界Ｌ２１を決めることができるため、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３の形状の自由度が増し、分割比率の自由度が増す。なお、稜線１４ｄ1を直線状とすることで、第一の境界Ｌ２１，Ｌ３１を直線状とし、より好適な画像を得ることもできる。また、図１０に示すように、得られた画像において、第一の境界Ｌ３１付近に発生するケラレＫ１の量を抑えることができ、各画像３ａ，３ｂ，３ｃを大きく表示することができる。なお、左視野用光学系１２の第三の面１２ｃと、右視野用光学系１３の第三の面１３ｃと、下視野用光学系１４の第四の面１４ｄとの位置関係が、視野相互の位置関係（すなわち、左右下）を保つように配置されている（図１０，１１，１２参照）。
【００４２】
図６に示すように、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３を介して撮像レンズ２２の左上領域２２ａおよび右上領域２２ｂで撮像される視野領域Ｗ１は、撮影画角内における垂直画角比率５０％を超えている。言い換えると、上側の視野領域Ｗ１は、中央水平線Ｓａよりも下側までのび、垂直画角領域Ｗの５０％を超える領域を占めている。
【００４３】
また、図６に示すように、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３が、中央水平面Ｓａよりも下側にのびる形状を呈しているので、図９における、第一の境界Ｌ２１と撮像レンズ２２の中心Ｏ２１を通る水平線である中央水平線Ｌ２３との間にも、左右視野からの光（図３矢印）を結像させることができる。
【００４４】
（使用状態および画面例）
続いて、周辺監視システム１の使用例について説明する。図８は、周辺監視システムを車両に設置した状態を示す図である。図９は、撮像レンズにおける領域を説明する図である。図１０は、図１の周辺監視システムによる画面例を示す図である。図１１は、各視野の光路を説明する図であり、（ａ）は第一の実施形態に係る光路を説明する図、（ｂ）は従来例の光路を説明する図である。
図８に示すように、周辺撮影装置２を車両４の前面（ここでは、フロントグリル）に設置することによって、表示手段３は、各視野用光学系１２，１３，１４を介して撮影した左視野画像３ａ、右視野画像３ｂおよび下視野画像３ｃを表示することができる（図１０参照）。図１０において、第一の境界Ｌ３１、第二の境界Ｌ３２、中央水平線Ｌ３３は、図９に示す第一の境界Ｌ２１、第二の境界Ｌ２２、中央水平線Ｌ２３にそれぞれ対応しており、各画像３ａ，３ｂ，３ｃは、図９に示す撮像レンズ２２の左上領域２２ａ、右上領域２２ｂ、下領域２２ｃにそれぞれ対応している。これら各画像３ａ，３ｂ，３ｃは、正立正像であり、かつ、各視野の相互の位置を保ちつつ表示される。そして、ケラレＫ１の発生量が抑えられているため、各画像３ａ，３ｂ，３ｃは大きく表示され、各視野の視認に好適な画像となっている。
【００４５】
車両４が交差点に進入する際に、運転者は、車両４の先端が交差点内に僅かに突き出した形で一時停止する。そうすると、カメラ２１が、周辺撮影光学系１１の左視野用光学系１２および右視野用光学系１３を介して左右の道路を撮影する。表示手段３は、撮影された画像を表示する。車両４の運転者は、表示手段３の左視野画像３ａ、右視野画像３ｂを見て、左右の道路の状況を確認する。そして、左右の道路の状況から安全性を確認して、交差点内に進入することができる。
【００４６】
また、下視野画像３ｃは、車両４の前方下方の死角を、下視野用光学系１４を介して撮影したものである。車両４の運転者は、表示手段３を見ることで、左右の道路の状況に加え、前方下方の死角をも確認することができる。また、駐車場や車庫からの発進時等にも、表示手段３の下視野画像３ｃを見ることで、前方下方の死角を確認することができる。
【００４７】
本実施形態に係る周辺撮影装置２は、周辺撮影光学系１１を使用しているので、左視野画像３ａ、右視野画像３ｂを、中央水平線Ｌ３３よりも下側までとることができる。よって、ケラレＫ１の発生量を抑えつつ、各画像３ａ，３ｂ，３ｃの大きさを調整して略等しくすることができ、運転者が視認するのに好適な画像を得ることができる。
【００４８】
また、周辺撮影装置２は、左右および下視野からの光をそれぞれ二回反射し、各視野を全て正立正像として撮影しており、かつ各視野の相対位置を保ちつつ撮影しているので、特別な画像処理を施す必要がない。
【００４９】
また、図１１（ａ）に示すように、下視野からの光は、系全体で−２〜０ディオプターを有する下視野用光学系１４の第二の面１４ｂおよび第三の面１４ｃにおける反射を介して撮像レンズ２２に入射するので、下視野のピントがずれにくく、下視野の画角を、撮像レンズ２２の画角よりも大きく撮影することができる。すなわち、下視野画像３ｃは、左右視野画像３ａ，３ｂよりも縮小された状態で表示される。
すなわち、図８に示すように、周辺撮影装置２が下視野用光学系１４を介して撮像することができる路面の撮像範囲Ａ１は、周辺撮影装置２が下視野用光学系１４を介さず直接撮像することができる路面の撮像範囲Ａ２よりも大きい。また、下視野用光学系１４は、撮像レンズ２２のピントにあまり影響を与えないので、図１０に示すように、広範囲を撮像しつつピントずれがほとんど生じない下視野画像３ｃが得られる。
なお、従来例では、図１１（ｂ）に示すように、下視野からの光は、凹レンズ１１４を介して撮像レンズ１２２に入射するので、下視野のピントがずれてしまう。
通常、下視野の撮像対象は、左右視野の撮像対象よりも近くに位置するので、屈折力が−２〜０ディオプターである下視野用光学系１４では、撮像レンズ２２のピントにあまり影響を与えず、下視野用光学系１４の設置に起因するピントずれはほとんど生じない。すなわち、下視野用光学系１４は、その屈折力が−２〜０ディオプターであるので、（０ディオプター以外の値の場合には）ほとんどの撮像対象は後側被写界深度の範囲内に存在することになり、ピントずれが起こらない。ちなみに、図１１（ａ）に示すような下視野光路をなす下視野用光学系１４は、０ディオプターの屈折力を有している。本実施形態に係る周辺監視システム１は、下視野の画角を大きくしつつピントずれを抑えているので、運転者による各視野の視認に好適な画像を提供することができる。
【００５０】
（第二の実施形態）
続いて、本発明の第二の実施形態に係る下視野用光学系４４について、第一の実施形態に係る下視野用光学系１４との相違点を中心に説明する。
図１２は、本発明の第二の実施形態に係る下視野用光学系の斜視図である。図１３（ａ）は、下視野用光学系の正面図、図１３（ｂ）は、同平面図、図１３（ｃ）は、同底面図、図１３（ｄ）は、同側面図、図１３（ｅ）は、同背面図である。図１２および図１３、ならびに後記する図１４では、第二の面および第三の面に設けられた反射部材が省略されている。第二の実施形態に係る下視野用光学系４４は、第一の実施形態に係る下視野用光学系に代えて周辺監視システム１に適用可能な光学系である。
図１２および図１３に示すように、下視野用光学系４４は、前側に設けられた入射面である第一の面４４ａと、下側に設けられた反射面である第二の面４４ｂと、上側に設けられた反射面である第三の面４４ｃと、後側に設けられた出射面である第四の面４４ｄと、を備えている。
第一の面４４ａは、物体側（プリズム側）から見て凹面形状（外側から見て凸面形状）を呈しており、その屈折力φ44aは正の値を有している。すなわち、第一の面４４ａは、凸レンズとして機能し、第一の面４４ａにおける屈折は、光を集める。
また、第二の面４４ｂは、第二の面１４ｂと同様に、物体側（プリズム側）から見て凸面形状（外側から見て凹面形状）を呈しており、その屈折力φ44bは、負の値を有している。すなわち、第二の面４４ｂは、凸面鏡として機能し、第二の面４４ｂにおける反射は、光を広げる。
また、第三の面４４ｃは、第三の面１４ｃと同様に、物体側（プリズム側）から見て凹面形状（外側から見て凸面形状）を呈しており、その屈折力φ44cは、正の値を有している。すなわち、第三の面４４ｃは、凹面鏡として機能し、第三の面４４ｃにおける反射は、光を集める。
また、第四の面４４ｄは、物体側（プリズム側）から見て凸面形状（外側から見て凹面形状）を呈しており、その屈折力φ44dは負の値を有している。すなわち、第四の面４４ｄは、凹レンズとして機能し、第四の面４４ｄにおける屈折は、光を広げる。
【００５１】
第二の実施形態においては、第一の面４４ａおよび第二の面４４ｂが、特許請求の範囲における「第一の光学系」を構成しており、第三の面４４ｃおよび第四の面４４ｄが、特許請求の範囲における「第二の光学系」を構成している。
ここで、第一の光学系全体の屈折力φ11（特許請求の範囲におけるφAに相当。第一の面４４ａの屈折力φ44aおよび第二の面４４ｂの屈折力φ44bに依存する）および第二の光学系全体の屈折力φ12（特許請求の範囲におけるφBに相当。第三の面４４ｃの屈折力φ44cおよび第四の面４４ｄの屈折力φ44dに依存する）は、以下の関係を満たしている。
φ11＜０
φ12＞０
｜φ11｜＞｜φ12｜
そして、下視野用光学系４４は、系全体、すなわち第一の光学系および第二の光学系の合成光学系として−２〜０ディオプターの屈折力を有し、撮像レンズ２２の下視野領域における画角（水平、垂直）を拡大するように機能する。かかる下視野用光学系４４は、第一の面４４ａ、第二の面４４ｂ、第三の面４４ｃおよび第四の面４４ｄのそれぞれの曲率半径を好適に設定することによって得られる。
【００５２】
かかる下視野用光学系４４は、各面に曲率を付与しているので、これらの曲率を好適に設定したり、曲面形状を好適に設定したりすることで、各面で発生する光学収差を補正することが可能となる。
【実施例】
【００５３】
続いて、下視野用光学系の実施例について説明する。
図１４は、下視野用光学系を横から見た断面図であり、図１３（ａ）のＡ−Ａ線断面図に相当する図（左右方向における中央部分の断面図）である。図１４において、第一の面Ｓ１の曲率半径をＲ１、第二の面Ｓ２の曲率半径をＲ２、第三の面Ｓ３の曲率半径をＲ３、第四の面Ｓ４の曲率半径をＲ４とする。
また、第一の面Ｓ１の頂点を通る水平線をＬ１、下視野光学系の最下部を通る水平線をＬ２、下視野光学系の頂点を通る水平線をＬ３とする。また、第一の面Ｓ１の頂点を通る鉛直線をＬ４、第二の面Ｓ３の頂点を通る鉛直線をＬ５、第四の面Ｓ４の頂点を通る鉛直線をＬ６とする。また、第二の面Ｓ２の光軸と平行な直線をＬ７、第三の面Ｓ３の光軸と平行な直線をＬ８とする。第一の面Ｓ１の上側に連続する面（水平線Ｌ１よりも上の部分）は、光路の関係上、第一の面Ｓ１として機能しない部分である。
さらに、第一の面Ｓ１の頂点と第二の面Ｓ２の頂点との間隔をＤ１、第二の面Ｓ２の頂点と第三の面Ｓ３の頂点との間隔をＤ２、第三の面Ｓ３の頂点と第四の面Ｓ４の頂点との間隔をＤ３とする。また、第二の面Ｓ２のチルト角をω２、第三の面Ｓ３のチルト角をω３とする。なお、下視野用光学系の左右の幅および高さは、任意に設定可能である。
ここで、実施例１に係る下視野用光学系の各数値を、表１に示す。
【００５４】
【表１】
2007025158.tif 000003
【００５５】
ここで、第一の面Ｓ１および第四の面Ｓ４の屈折率は、各面の後側（カメラ２１側）の媒体の屈折率である。すなわち、第一の面Ｓ１の屈折率は、実施例に係る下視野用光学系を構成するプリズムの屈折率であり、第四の面Ｓ４の屈折率は、空気の屈折率（≒１）である。
また、Ｄ１＝４．９［ｍｍ］，Ｄ２＝３．６［ｍｍ］，Ｄ３＝０．２［ｍｍ］である。
実施例１に係る下視野用光学系の屈折力は、−０．７３６８１ディオプターであり、画角拡大率は、１２９％である。
【００５６】
続いて、実施例２に係る下視野用光学系の各数値を表２に示す。
【００５７】
【表２】
2007025158.tif 000004
【００５８】
なお、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の数値は、実施例１と同じである。
実施例２に係る下視野用光学系の屈折力は、−１．９６８４ディオプターであり、画角拡大率は、１３３％である。
【００５９】
前記した実施例１，２に係る下視野用光学系は、第一の実施形態に係る下視野用光学系１４に相当しており、各面における曲面の形成方向も、下視野用光学系１４と同一である。実施例１，２に係る下視野用光学系の屈折力は、−２ディオプター以上０ディオプター以下の範囲内である。また、実施例１，２に係る下視野用光学系は、撮像レンズ２２の下領域２２ｃの画角を拡大する機能を有している。
【００６０】
続いて、実施例３に係る下視野用光学系の各数値を表３に示す。
【００６１】
【表３】
2007025158.tif 000005
【００６２】
なお、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の数値は、実施例１と同じである。
実施例３に係る下視野用光学系の屈折力は、−０．０７６５８ディオプターであり、画角拡大率は、１２２％である。
【００６３】
続いて、実施例４に係る下視野用光学系の各数値を表４に示す。
【００６４】
【表４】
2007025158.tif 000006
【００６５】
なお、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の数値は、実施例１と同じである。
実施例４に係る下視野用光学系の屈折力は、−０．０８２０１ディオプターであり、画角拡大率は、１２８％である。
【００６６】
前記した実施例３，４に係る下視野用光学系は、第二の実施形態に係る下視野用光学系４４に相当しており、各面における曲面の形成方向も、下視野用光学系４４と同一である。実施例３，４に係る下視野用光学系の屈折力は、−２ディオプター以上０ディオプター以下の範囲内である。また、実施例３，４に係る下視野用光学系は、撮像レンズ２２の下領域２２ｃの画角を拡大する機能を有している。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能であることはいうまでもない。
【００６８】
左視野用光学系、右視野用光学系および下視野用光学系の形状は図示したものに限定されない。例えば、各光学系の面を、ミラー、ハーフミラー、レンズなどによって実現することも可能である。
また、各光学系において、凸（または凹）面鏡、凸（または凹）レンズとして機能する面の配置も、適宜設計変更可能である。例えば、第一の実施形態に係る下視野用光学系１４において、第一の面１４ａおよび第二の面１４ｂを平面（焦点距離∞）とするとともに、第三の面１４ｃを物体側から見て凸面（凸面鏡として機能）とするとともに、第四の面１４ｄを物体側から見て凸面（凹面レンズとして機能）とし、前記したように設計変更された第一の面、第二の面および第三の面が特許請求の範囲における「第一の光学系」を構成し、第四の面が特許請求の範囲における「第二の光学系」を構成しても良い。
【００６９】
また、第一の実施形態において、左視野用光学系１２および右視野用光学系１３のいずれかを省略し、前視野を直接撮影する構成であっても良い。
【００７０】
また、各実施例において、凸面または凹面である面を球面形状としたが、楕円状など非球面状であっても良い。ただし、球面形状とする場合は、その加工が容易である。
【００７１】
また、各視野の光路に、エレクトロクロミック層やフォトクロミック層を介在させる構成であってもよい。
かかる構成によると、入射光量の自動調節が可能となる。
なお、各光学系の本体と反射部材との間に、エレクトロクロミック層やフォトクロミック層を介在させる構成とした場合には、層形成部位を限定することができ、製造が容易となる。また、反射部材の設置／非設置も任意である。
【００７２】
また、カメラ２１の撮像レンズ２２として周辺撮影光学系側のレンズを一枚だけ図示したが、カメラ２１が、撮像レンズ２２として複数のレンズからなる光学系を備えている構成であっても良いことは当然である。
【００７３】
また、車両の前面に設置されるものに限定されず、車両の後面に設置され、左視野、右視野および後下視野を撮影する構成であってもよい。
また、車両に設置されるものに限定されず、建物内の監視カメラにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る周辺撮影光学系を用いた周辺監視システムを示す概略斜視図である。
【図２】図１の周辺撮影装置を正面から見た図である。
【図３】図１の周辺撮影装置を上から見た図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】下視野用光学系の斜視図である。
【図６】図１の周辺撮影装置を横から見た図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】周辺監視システムを車両に設置した状態を示す図である。
【図９】撮像レンズにおける領域を説明する図である。
【図１０】図１の周辺監視システムによる画面例を示す図である。
【図１１】各視野の光路を説明する図であり、（ａ）は第一の実施形態に係る光路を説明する図、（ｂ）は従来例の光路を説明する図である。
【図１２】本発明の第二の実施形態に係る下視野用光学系を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第二の実施形態に係る下視野用光学系を示す正投影図である。
【図１４】下視野用光学系を横から見た断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１      周辺監視システム
２      周辺撮影装置
３      表示手段
１１    周辺撮影光学系
１２    左視野用光学系
１３    右視野用光学系
１４，４４  下視野用光学系
１４ａ，４４ａ，Ｓ１  第一の面（第一の光学系）
１４ｂ，４４ｂ，Ｓ２  第二の面（第一の光学系）
１４ｃ，４４ｃ，Ｓ３  第三の面（第二の光学系）
１４ｄ，４４ｄ，Ｓ４  第四の面（第二の光学系）
２１    カメラ
２２    撮像レンズ
２２ａ  左上領域
２２ｂ  右上領域
２２ｃ  下領域
【図１】
2007025158.tif 000007
【図２】
2007025158.tif 000008
【図３】
2007025158.tif 000009
【図４】
2007025158.tif 000010
【図５】
2007025158.tif 000011
【図６】
2007025158.tif 000012
【図７】
2007025158.tif 000013
【図８】
2007025158.tif 000014
【図９】
2007025158.tif 000015
【図１０】
2007025158.tif 000016
【図１１】
2007025158.tif 000017
【図１２】
2007025158.tif 000018
【図１３】
2007025158.tif 000019
【図１４】
2007025158.tif 000020